我國科學(xué)家首次在超導(dǎo)塊體中發(fā)現(xiàn)馬約拉納任意子
中國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一支研究團(tuán)隊(duì)首次在超導(dǎo)塊體中觀察到了馬約拉納任意子,即馬約拉納零能模,對于未來構(gòu)建高度穩(wěn)定的量子計(jì)算機(jī)具有重要意義。該研究成果北京時(shí)間17日由國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。
科學(xué)家首次在超導(dǎo)塊體中發(fā)現(xiàn)馬約拉納任意子 為未來量子計(jì)算機(jī)開辟新路 量子計(jì)算機(jī)將帶來顛覆式突破,但傳統(tǒng)的量子比特很容易受到外界干擾而發(fā)生“退相干”(量子狀態(tài)間喪失相互干涉性質(zhì)),導(dǎo)致計(jì)算失敗。馬約拉納任意子可以用來構(gòu)造拓?fù)淞孔颖忍,解決困擾已久的“退相干”問題,未來有望構(gòu)建高穩(wěn)定、高容錯(cuò)、可拓展的量子計(jì)算機(jī)。 中科院物理研究所高鴻鈞和丁洪領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì),利用極低溫-強(qiáng)磁場-掃描探針顯微系統(tǒng)取得這一發(fā)現(xiàn)。該成果具有高純度、高溫度且結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn),更容易實(shí)現(xiàn)對馬約拉納任意子的編織操縱。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該馬約拉納任意子在6 T以下磁場以及4 K以下溫度都能穩(wěn)定存在。 丁洪介紹,這是首次在單一塊體超導(dǎo)材料中發(fā)現(xiàn)高純度的馬約拉納任意子,能在相對高的溫度下實(shí)現(xiàn),不容易受到其他準(zhǔn)粒子干擾。同時(shí),這預(yù)示著在其他的多能帶高溫超導(dǎo)體里也可能存在馬約拉納任意子,為馬約拉納物理研究開辟新的方向。 斯坦福大學(xué)物理系教授張首晟表示,一年前其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費(fèi)米子,或稱“天使粒子”,實(shí)驗(yàn)體系是由常規(guī)超導(dǎo)體與量子反常拓?fù)浣^緣體構(gòu)成的混合器件,現(xiàn)象在超低溫的極端條件下才出現(xiàn)。此次研究的實(shí)驗(yàn)體系,許多物理性質(zhì)優(yōu)于混合系統(tǒng),且不需要極端的超低溫條件。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將大大推動(dòng)馬約拉納物理的研究。 1937年,理論物理學(xué)家馬約拉納預(yù)言了一種反粒子是其自身的基本粒子,被稱為馬約拉納費(fèi)米子,相關(guān)研究一直是物理學(xué)最前沿的問題之一。近年來,理論研究表明在凝聚態(tài)物質(zhì)中也可能存在遵守馬約拉納性質(zhì)的準(zhǔn)粒子,這些準(zhǔn)粒子可看作宇宙中真實(shí)粒子在固體中的影子,對其研究為人們操控和利用這些獨(dú)特的物理性質(zhì)提供了巨大的可能性。 |